功率模块低电感引线端子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率模块低电感引线技术领域，特别是涉及功率模块低电感引线端子。
【背景技术】
[0002]在设计功率模块时，为了使功率模块满足大电流高频率的工作条件，应尽量降低功率模块的引线端子的寄生电感，以减小开通与关断时功率端子的电压波动。
[0003]模块的寄生电感可以分为引线端子寄生电感LI，键合线寄生电感和L2以及DBC分布寄生电感L3，以及三者间的互感，当功率模块开通或关断时，电流突升突降，由于寄生电感的存在，模块的正负极引线端子上会产生一个感应电压VL，这个电压与直流母线的电压相叠加，造成模块开通或关断时出现电压波动。由于功率芯片的耐压有一定的限制，如果模块开关时电流变动过快将导致芯片电压过高，导致芯片失效。
[0004]现有的功率模块中由于引线端子结构设计问题，造成模块存在较大的寄生电感，限制了模块工作频率和开关速度的进一步提高。
[0005]因此，确有必要提出一种新的技术方案以解决现有技术之缺陷。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了功率模块低电感引线端子，其通过改变现有功率模块引线端子的形状和结构，以及相对位置，来降低引线端子的寄生电感，以实现功率模块的高开关速度。
[0007]本发明所采用的技术方案是:功率模块低电感引线端子，包括与功率模块外部电源正、负母排相连的第一引线端子和第二引线端子，第一引线端子包括依次连接的若干个第一引线端脚、第一支撑部和第一固连接部;第二引线端子包括依次连接的若干个第二引线端脚、第二支撑部和第二固连接部;其中第一引线端子的第一引线端脚与第二引线端子的第二引线端脚交错设置。两个端子的引脚处在同一直线上，以减小端子寄生电感，相应地，DBC上的铜箔被设计成交错状，以实现互连。正负端子通过采用平行交叉结构，减小功率引线端子回路面积，大大减小了功率端子的寄生电感，并且同时节省了两个引线端子在功率模块上的占用距离。
[0008]本发明的进一步改进在于，第一引线端子的每两个第一引线端脚之间还设有第一间隙，每一个第一间隙的宽度大于设置于其内的第二引线端脚的宽度;第二引线端子的每两个第二引线端脚之间还设有第二间隙，每一个第二间隙的宽度大于设于其内的第一引线端脚的宽度。
[0009]本发明的进一步改进在于，第一引线端子和第二引线端子的若干个第一引线端脚与若干个第二引线端脚并列形成一条直线。
[0010]本发明的进一步改进在于，第一引线端脚和第二引线端脚分别通过超声焊接连在功率模块上。
[0011]本发明的进一步改进在于，第一引线端脚和第二引线端脚整体呈圆滑弧形结构。本发明的进一步改进在于，第一引线端子的第一引线端脚和第二引线端子的第二引线端脚数量分别为三个。
[0012]本发明的进一步改进在于，第一引线端子和第二引线端子的第一支撑部与第二支撑部相互平行设置。
[0013]本发明的进一步改进在于，第一引线端子和第二引线端子的材料为铜，并且其厚度分别为0.7至1.5mm;第一支撑部与第二支撑部之间的叠层距离为0.5-2.5_。
[0014]本发明的进一步改进在于，第一引线端子和第二引线端子的边缘分别通过回流焊与功率模块连接，第一引线端子和第二引线端子的边缘倒斜角或者倒圆角。。
[0015]本发明的进一步改进在于，第一引线端子的第一引线端脚、第一支撑部和第一固连接部为连续折弯结构，并且其折弯后的第一固连部的上表面与功率模块的上表面共面；第二引线端子的第二引线端脚、第二支撑部和第二固连接部为连续折弯结构，并且其折弯后的第二固连部的上表面与功率模块的上表面共面。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明功率模块引线端子由一对平行并排+共面交叉结构的引线端子组成，包括第一引线端子和第二引线端子，其空间相对位置，被注塑进模块壳体后的外形，两端子被注塑进塑料壳子的部分采用了平行并排结构，端子引脚部分采用了共面交叉结构，端子引脚与DBC上的铜箔通过超声焊接相连。除了外接直流母线的部分，第一功率端子和第二功率端子由于采用了平行并排结构，由于两者面积，形状相似，距离非常接近，根据电磁学理论，由于两端子电流方向相反，产生的磁感应强度在端子之间的空间互相加强，在间隙之外的空间相互抵消，在保证端子绝缘和安装的通用性的前提下，端子间的间隙越小，端子的寄生电感就越小；同样地，端子引脚部分的电流分为三股，由于相邻引脚电流方向相反，虽然相邻两引脚之间的磁感应强度会得到加强，但有两对间隙的磁感应强度的方向正好相反，相互抵消之后仅剩下一片间隙的磁通量有效，这就减小了功率端子的寄生电感。
[0017]本发明采用正、负极叠层设计，并模压在模块壳体，与常规设计相比，引线端子电感可以降低一半；引线端子与DBC的连接，设计成齿状的交替结构;采用超声焊接的方法，将齿状结构与DBC表面的铜层做到电连接;齿状结构与模块连接的部分，设计成弧状，以降低引线端子的应力；引线端子的材料为铜或者铜合金。
[0018]由于以上两种机制，使得其寄生电感大大减小，经过数值仿真分析，本发明功率模块引线端子的寄生电感约为11.9nH，相较通用功率模块引线端子，寄生电感大大降低，仅为通用功率引线端子的二分之一。
【附图说明】
[0019]图1为功率模块低电感引线端子的一个实施例的连接结构示意图；
图2为图1的实施例的第一引线端子的结构示意图；
图3为图1的实施例的第二引线端子的结构示意图；
图4为图1的实施例的引线端子连接在功率模块上的结构示意图；
图5为传统的功率模块直流引线端子设计结构图；
图6为在传统的功率模块直流引线端子基础上的改进引线端子结构示意图； 其中:
1-第一引线端子，11-第一引线端脚，12-第一支撑部，13-第一固连接部，14-第一间隙；2-第二引线端子，21-第二引线端脚，22-第二支撑部，23-第二固连接部，24-第二间隙;3-连接孔;4-功率模块。
【具体实施方式】
[0020]为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0021]如图5所示，为功率模块直流引线端子设计，由一对平行共面的功率端子I’和2’组成，由于之间距离较大，两端子所围面积较大，其寄生电感较大，经过数值仿真分析，计算得到其寄生电感为24.2nH。
[0022]为了减小引线端子的寄生电感，通常的做法是将端子之间的距离减小，做成如图6所示，由一对平行共面，并且间距较小的的功率端子I’’和2’ ’组成，但这样起到的作用有限，图6所示的功率端子，其寄生电感约为16.7nH，比图5所示的常规设计减小了31%，由于功率模块正负引线端子间有绝缘间隙要求，其间距不可能无限缩小，因此，需要采用新的设计思路来进一步减小正负端子之间的寄生电感。
[0023]如I和图4所示，功率模块低电感引线端子，包括与功率模块4外部电源正、负母排相连的第一引线端子I和第二引线端子2，第一引线端子I包括依次连接的若干个第一引线端脚11、第一支撑部1